Alkatrészek az Atom
Szubatomi részecskék
Bár a szó atom eredetileg jelöli egy részecske, amely nem lehet vágni kisebb részecskék, a modern tudományos használat a ‘atom’ áll különböző szubatomi részecskék. Az atom alapvető részecskéi az elektronból, a protonból és a hidrogén-1-től eltérő atomok esetében a neutronból állnak.,
az elektron messze a legkevésbé masszív ezen részecskék közül 9,11×10-31 kg-ban, negatív elektromos töltéssel és olyan kicsi mérettel, hogy jelenleg mérhetetlen. A protonok pozitív töltéssel rendelkeznek, tömegük 1,836-szorosa az elektronénak, 1,67×10-27 kg-nál, bár az atomkötési energia változása ezt csökkentheti. A neutronoknak nincs elektromos töltésük, szabad tömegük 1839-szerese az elektronok tömegének. A neutronoknak és protonoknak hasonló méretük van-2,5×10-15 m-es nagyságrendben -, bár ezeknek a részecskéknek a “felülete” nincs nagyon élesen meghatározva.,
mind a protonok, mind a neutronok maguk úgy gondolják, hogy még elemi részecskékből állnak, úgynevezett kvarkok. A kvark az anyag két alapvető alkotóelemének egyikét képezi, a másik a lepton, amelynek egyik példája az elektron. Hat különböző típusú kvark van, mindegyik tört elektromos töltése +2/3 vagy -1/3. A protonok álló két fel kvarkok egy le quark, míg egy neutron áll egy quark két le kvarkok., A kvarkokat az erős nukleáris erő tartja össze, amelyet elemi részecskék közvetítenek, úgynevezett gluonok.
Nucleus
az atomban lévő összes kötött proton és neutron sűrű, masszív atommagot alkot, és együttesen nukleonoknak nevezik őket. Bár a protonok pozitív töltése miatt taszítják egymást, a neutronokkal együtt egy rövid hatótávolságú vonzó potenciál köti össze őket, amelyet a maradék erős erőnek neveznek., A mag sugara megközelítőleg megegyezik a fm értékkel, ahol a a nukleonok teljes száma. Ez sokkal kisebb, mint az atom sugara, amely 105 fm sorrendben van.
ugyanazon elem atomjai azonos számú protonnal rendelkeznek, az atomszámnak nevezik. Egyetlen elemen belül a neutronok száma változhat, meghatározva az elem izotópját. A protonokhoz viszonyított neutronok száma határozza meg a mag stabilitását, bizonyos izotópok radioaktív bomláson mennek keresztül a gyenge erő miatt.,
az atommagban lévő protonok és neutronok száma módosítható, bár ez az erős erő miatt nagyon nagy energiákat igényelhet. A magfúzió akkor fordul elő, amikor további protonok vagy neutronok ütköznek a maggal. A maghasadás az ellenkező folyamat, ami miatt a mag bizonyos mennyiségű nukleont bocsát ki-általában radioaktív bomlás révén. A mag nagy energiájú szubatomi részecskék vagy fotonok bombázásával is módosítható., Olyan folyamatokban, amelyek megváltoztatják a protonok számát egy magban, az atom egy másik kémiai elem atomjává válik.
két, a vasnál és a nikkelnél alacsonyabb atomszámú mag fúziója egy exoterm folyamat,amely több energiát szabadít fel, mint amennyi az összehozásukhoz szükséges. Ez az energia-felszabadító folyamat teszi a magfúziót a csillagokban önfenntartó reakcióvá. A fúziós reakcióból származó nettó energiaveszteség azt is jelenti, hogy az olvasztott magok tömege alacsonyabb, mint az egyes magok kombinált tömege., A felszabaduló energiát (E) Albert Einstein tömeg-energia egyenértékűségi képlete írja le, E= mc2, ahol m a tömegveszteség, c pedig a fénysebesség.
a mag tömege kisebb, mint a különálló részecskék tömegének összege. A két érték közötti különbség a mag kötési energiája. Ez az az energia, amelyet akkor bocsátanak ki, amikor az egyes részecskék összegyűlnek, hogy létrehozzák a magot. A nukleononkénti kötési energia növekszik az atomszám növekedésével, amíg a vas vagy a nikkel el nem éri., A nehezebb magok esetében a kötési energia csökken. Ez azt jelenti, hogy a magokkal való fúziós folyamatok, amelyek magasabb atomszámmal rendelkeznek, endoterm folyamat. Ezek a masszívabb magok nem képesek energiatermelő fúziós reakciónak alávetni, amely képes fenntartani egy csillag hidrosztatikus egyensúlyát. Végül, kellően magas atomi számoknál a kötési energia negatívvá válik, ami instabil magot eredményez.
elektronfelhő
az elektronok sokkal nagyobb elektronfelhőt képeznek a mag körül., Ezek az elektronok az elektromágneses erő által a magban lévő protonokhoz vannak kötve. Az atomhoz kapcsolódó elektronok száma a legkönnyebben megváltoztatható az elektronok kötésének alacsonyabb energiája miatt.
az atomok elektromosan semlegesek, ha azonos számú protonjuk és elektronjuk van. Atomok, amelyek vagy hiány vagy többlet elektronok nevezzük ionok. A magtól legtávolabbi elektronok átvihetők más közeli atomokra, vagy megoszthatók az atomok között., Ezzel a mechanizmussal az atomok képesek molekulákba és más típusú kémiai vegyületekbe, például ionos és kovalens hálózati kristályokba kötődni.
minden atomban lévő elektron egy adott energiaállapotban létezik egy jellemző régióban az atommag körül, amelyet egy atomi orbitális határoz meg. Ez a matematikai függvény leírja az elektron hullámszerű viselkedését egy adott kvantumállapotban. Az elektron megváltoztathatja állapotát magasabb energiaszintre, ha elegendő energiával elnyeli a fotont, hogy az új kvantumállapotba kerüljön., Hasonlóképpen, a spontán kibocsátás révén egy magasabb energiájú elektron alacsonyabb energiájú állapotba eshet, miközben a felesleges energiát fotonként sugározza. Ezek a jellemző energiaértékek, amelyeket a kvantumállapotok energiáinak különbségei határoznak meg, felelősek az atomspektrális vonalakért.
az elektronfelhő alakja.
vissza az oldal tetejére